"DNA Origami Delivery System for Cancer Therapy with Tunable Release Properties". Y. -X. Zhao, A. Shaw, X. Zeng, E. Benson, A. M. Nyström, B. Högberg. ACS NANO. In press. DOI: 10.1021/nn3022662
In the assembly of DNA nanostructures, the specificity of Watson–Crick
base pairing is used to control matter at the nanoscale. Using this
technology for drug delivery is a promising route toward the magic
bullet concept, as it would allow the realization of complex assemblies
that co-localize drugs, targeting ligands and other functionalities in
one nanostructure. Anthracyclines' mechanism of action in cancer therapy
is to intercalate DNA, and since DNA nanotechnology allows for such a
high degree of customization, we hypothesized that this would allow us
to tune the DNA nanostructures for optimal delivery of the anthracycline
doxorubicin (Dox) to human breast cancer cells. We have tested two DNA
origami nanostructures on three different breast cancer cell lines
(MDA-MB-231, MDA-MB-468, and MCF-7). The different nanostructures were
designed to exhibit varying degrees of global twist, leading to
different amounts of relaxation in the DNA double-helix structure. By
tuning the nanostructure design we are able to (i) tune the
encapsulation efficiency and the release rate of the drug and (ii)
increase the cytotoxicity and lower the intracellular elimination rate
when compared to free Dox. Enhanced apoptosis induced by the delivery
system in breast cancer cells was investigated using flow cytometry. The
findings indicate that DNA origami nanostructures represent an
efficient delivery system for Dox, resulting in high degrees of
internalization and increased induction of programmed cell death in
breast cancer cells. In addition, by designing the structures to exhibit
different degrees of twist, we are able to rationally control and
tailor the drug release kinetics.
En este arreglo de nanoestructuras tipo ADN, la especifidad de las parejas de bases de Watson-Crick se emplea para controla la materia en escala nanométrica. El empleo de esta tecnología para la liberación de medicamentos es una ruta prometedora para el concepto de "bala mágica", pues podría permitir la realización de arreglos complejos que co-localicen los medicamentos, etiqueten enlaces y realicen otras funciones en una sóla nanoestructura. El mecanismo de acción de las antraciclinas en la terapia contra el cáncer consiste en intercalar ADN, y como la nanotecnología ADN permite tal grado de adaptación, se piensa que podría permitir ajustar las nanoestructuras de ADN para una liberación óptima de la doxorubicina antraciclina (Dox) en las células cancerosas de pecho humano. Se hicieron pruebas con dos nanoestructuras origami de ADN para tres distintas líneas de células responsables del cáncer de pecho (MDA-MB-231,MDA-MB-468, y MCF-7). Las distintas nanoestructuras fueron diseñadas para exhibir varios grados de helicidad global, llevando a diversas cantidades de relajación en la estructura de doble hélice del ADN. Controlando el diseño de la nanoestructura es posible (i) modificar la eficiencia de encapsulado y la rapidez de liberación del medicamento, e (ii) incrementar la citotoxicidad y disminuir la rapidez de eliminación intracelular, en comparación con el Dox libre. Se investigó, por medio de citometría de flujo, el aumento en la apoptosis inducida por el sistema de liberación en las células cancerosas de pecho. Los resultados muestran que las nanoestructuras origami de ADN son un sistema de liberación eficiente, que permite altos grados de internalización y un aumento en la inducción de la muerte celular programada en las células de cáncer de pecho. Adicionalmente, al diseñar las estucturas con distintos grados de helicidad, es posible controlar racionalmente y adaptar la cinética de liberación de medicamentos.
No comments:
Post a Comment